文档介绍：山东大学
硕士学位论文
考虑流固耦合风振响应的膜结构抗风设计研究
姓名:楼昕
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:刘振华
20070420
摘要膜结构作为一种新型空间结构形式,在工程中应用十分广泛。由于膜结构本身具有自重轻、跨度大、刚度小的特点,对地震力有很好的适应性,但是对风荷载的作用却非常敏感。目前国内外学者对索膜结构的抗风设计理论方面研究都还不成熟,对膜结构的某些风致破坏机理尚不十分清楚。因此,对这类结构在风荷载作用下的响应及其抗风设计方法开展系统研究具有十分重要的理论意义和工程实用价值。本文基于砑乃枷耄攵哉爬髂そ峁沽魈逡唤峁柜詈献饔現缯裣煊Ψ治龅氖导是榭觯隽嗽谌我獾拉格朗日一欧拉苐舀柚一,坐标系下基于的标准七一∞湍流模型的不可压缩湍流流动的控制方程和相应的边界条件、结构动力学控制方程和相应的边界条件以及界面耦合跫本文首先使用砑猿J焓刑逵√襞窠峁菇辛朔缯裣煊Φ氖模拟计算,得到了结构表面的风压分布系数,并与风洞试验结果进行了比较。分析结果表明,数值模拟得到的风压分布系数的分布规律与风洞试验结果基本一致,除了在靠近挑篷屋盖后缘处数值模拟与风洞试验得到的风压分布系数存在差别较大之外,在其它位置处吻合较好。因此,数值模拟方法作为一种简单、快捷、低成本的途径用于复杂结构的抗风设计研究是可行的。本文针对三种典型形状靶巍⑸⌒魏图构仁的张拉索膜结构进行了系统的流体一结构耦合作用风振响应的数值模拟计算,选取来流风速、风向角、跨度、矢跨比、膜张拉刚度以及膜初始预张力等参数进行分析,总结了上述几种常见形状的索膜结构的流体一结构耦合作用风振响应规律,得出了结构的风振系数和风压分布系数,可供设计参考使用。参数分析结果表明,风向角和结构矢跨比对结构风振响应的影响较复杂,对于鞍形、伞形和脊谷式张拉索膜结构影响不相同,是影响膜结构风致响应的两个重要的参数。矢跨比变化对脊谷式膜结构风振响应关键词:膜结构;流体一结构耦合作用:风振响应:风振系数;风压分布系数的影响较大。不同类型的张拉索膜结构对应不同的最不利风向角。山东大学硕宦畚
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第滦髀膜结构发展概述膜结构兰椭衅诜⒄蛊鹄吹囊恢中滦徒ㄖ问剑是由多种高强薄膜材料及加强构件旨堋⒏种蚋炙通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成一种作为覆盖结构的空间形状,并能承受一定的外荷载作用的一种空问结构形式】这种新颖结构的材料、构造和受力特点迥然不同于传统结构,重量极轻,能覆盖很大跨度,且建筑造型丰富多彩;膜材承重与围护合一,具有适度透光性,白天室内明亮且光线柔和,不需人工照明;外形简洁,轻柔舒展,富有动感;膜材防水、耐火性能良好,其耐久性和自洁性也已获得较好解决。由于膜结构的上述特点,膜结构较之于其它类型结构在土木工程应用方面有相当的竞争性,在工业、民用以及军事工程、水利工程中有着极为广泛的应用前景。膜结构按结构受力特性大致可分为充气式膜结构、张拉式膜结构等几大类。充气式膜结构又可分为气承式膜结构气胀式膜结构或气肋式膜结构。气承式膜结构是向气密性好的膜材所覆盖的空间注入空气,利用内外空气的压力差给膜以张力,使结构具有一定的刚度来承受外部荷载。气胀式膜结构是将膜材本身做成一个封闭体,在其中注入高压力的空气使膜材产生张力,膜的张力和内压共同承受外荷载。年,第一个充气式膜结构正式问世,这就是为美国军方设计制作的直径那蛐纬淦状镎帧T耆毡敬筅媸澜绮├阑嶂螅淦结构建筑迅速发展,出现了很多优秀代表作.!盎旌铣淦式膜结构”的首次应用是日本熊本市公阔穹顶.ú愠淦ば纬闪和骨架式膜结构和一个直径的、以锥台状椎架为中央支撑的“浮云”,该结构形式结合了轮式索结构和充气结构的优点。山东大学硕十学位论文/珻
张拉式膜结构最早出现在年,由德ǔ桑糜诹合公园展览会入口缍任投喙δ芙ㄖ昝商乩├∧げ牧辖岷掀鹄矗看作是索膜结构在大跨度建筑中应用的里程碑。自年代以来,张拉式膜结构在发达国家获得极大发展,工程实例较多。年